Ingeniería Energética General
FRED. Determinación de la Eficiencia Energética de Equipos Tecnológicos
Selecciona el tipo de Equipo Energético	Haz la selección Compresor reciprocante de Aire Motor Eléctrico de Inducción Generador de Vapor Motor Combustión Interna Generador Eléctrico Colector Solar Térmico
Nombre el equipo
Datos tecnológicos de los portadores energéticos
Tipo de portador energético que consume el equipo	Haz la selección electricidad, kwh aire_comprimido, m3N/h agua_m3/h vapor_kg agua_caliente_kg agua_fria_kg fluido_térmico_kg potencia_mecánica_kw fuel_oil_kg diesel__kg gasolina_kg kerosina_kg gas_licuadopetróleo_kg gas_natural_m3N coque turba_kg virutas de madera_m3 biomasa_kg biodiesel_kg alcohol_kg eólica_kw hidraulica_kw solar_kw
Tipo de portador energético que entrega el equipo	Haz la selección electricidad, kw aire_comprimido, m3N/h agua_m3/h vapor_kg agua_caliente_kg agua_fria_kg fluido_térmico_kg potencia_mecánica_kw fuel_oil(HO No.4)_kg diesel__kg gasolina_kg kerosina_kg gas_licuadopetróleo_kg gas_natural_m3N biodiesel_kg alcohol_kg
Valor Calórico Neto o Factor de Conversión, entrada, kjoule/udad. Seleccionar valor en Tabla VCI o fce
Flujo del portador energético, entrada, udad/h
Valor Calórico Neto o Factor de Conversión, salida, kjoule/udad Seleccionar valor en Tabla VCI o fce
Flujo del portador energético, salida, udad/h
Factor energía equivalente (Base=Energía Primaria).	Haz la selección electricidad base Carbón electricidad base Fuel Oil electricidad base GNL electricidad base GN fuel_oil (HO No.4) fuel_oil ligero y bajo azufre diesel kerosinas gasolinas gas_licuadopetróleo gas gatural carbón coque, antracita y similares turba, madera, biomasa lignitos y similares vapor saturado o recalentado fluido térmico agua_caliente eólica, hidráulica, solar biodiesel, bioalcohol
Factor de emisiones de carbono (fec) del portador de entrada	Selecciona el fec correspondiente electricidad Base Carbón electricidad Base Fuel Oil electricidad Base GNL electricidad Base GN fuel_oil (HO No.4) fuel_oil Ligero o bajo azufre oriemulsión diesel kerosinas naftas gasolinas gas licuado de petróleo gas natural licuado gas natural biodiesel biogasolinas biogas carbón bituminoso coque de petróleo antracita lignito alquitrán y esquitos bituminosos briquetas carbón de lignito coque turba madera eólica, hidraúlica, solar
Características específicas del equipo energético analizar
Presión portador, entrada, kg/cm2 man
Presión portador, salida, kg/cm2 man
Temperatura portador, entrada, ºC
Temperatura portador, salida, ºC
kilo volt amperes . Solo equipos eléctricos.
Tensión eléctrica . Solo equipos eléctricos.
Proceso energético central que se desarrolla en el equipo	Haz la selección compresión_gas inducción_magnética combustión transferencia_calor transferencia_masa bombeo_líquido
Código del equipo en Planta
Horas operación del análisis
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En este punto es bueno aclarar, que en los procesos energéticos que consumen energía renovable, siempre existirá una cuota de energía fósil que se consume por diversos conceptos, bien para producir el equipamiento, paneles, baterías, tuberías, componentes, conductores eléctricos, laboreo de las siembras y cosecha, procesos tecnológicos, o en el insumo del acarreo, la transportación y distribución, o como gasto de combustibles y electricidad en los servicios y operaciones auxiliares. Así que por ahora, y por largo tiempo, todos los procesos de transformación y transferencia de energía, tendrán su impacto negativo en el rastro gris que dejan sobre El Planeta hasta que el nivel de las producciones energéticas renovables satisfagan el mayor porciento de la demanda energética mundial. Yo sé que la humnidad alcanzará este objetivo, aunque yo no llegaré a verlo.

De ahí la importancia de saber calcular la Demanda Energética Acumulada para cualquier proceso energético, incluyendo los que utilizarán las fuentes renovables de energía. Este balance reporta cuanta energía se consume y entre ellas la fósil, a lo largo del ciclo de vida y de la cadena enegética de cualquier proceso, portador, equipo o sistema energético y lo relaciona con la cantidad de energía útil que entrega. Pero esa Class será otro de los objeticos futuros de esta selección PHP.

Agregando valor a la Class eficiencia energética, relacionaré la energía que se consume por el equipo , con el nivel de contaminación ambiental que la operación genera. Calcularé el nivel de CO2 que se emite a la atmósfera por este funcionamiento y desglosaré los diferentes indicadores de emisiones según el tipo de portador que utilice el equipo. Así el crudo tiene un nivel de emisiones diferente al del carbón, Gas Natural o Gas Licuado. Para los portadores secundarios que se empleen, (Fuel Ligero, Bajo Azufre, Diesel o Gas Oil, Gasolinas, Gas Licuado Propano-Butano y otros secundarios) el procesador tomará en cuenta el nivel de emisiones de la fuente primaria que los generó. Para los portadores renovables, por ahora, el calculador no tomará en cuenta las emisiones de CO2 a la atmósfera que se generan, aunque trabajo para ir completando la información de los factores de emisión por unidad de energía renovable, para los diferentes bioportadores y entonces, incluirlos diferenciadamente. Mediante un simple cálculo de división, se vinculará el nivel de eficiencia energética que resulte, con el nivel de contaminación que produce. De esta manera se comprenderá como puede influir las mejoras de la eficiencia en la reduccón de las emisiones de contaminantes a la atmósfera.

Es muy amplia la gama de sistemas energéticos que se encuentran funcionando en la industría global, por lo que la utilidad de la class se medirá en la medida que pueda procesar la mayoría de los sistemas que realmente existen.

Seguidamente, clasifico los principales equipos y sistemas energéticos que se encuentra en un esquema tecnológico común y que pretendo que la class acepte y procese.

Como puede apreciarse, no son pocas las diferencias de equipos que forman parte de la cadena energética típica, representativa de cualquier rama de la economía, en cualquier lugar de este planeta. Se suma a la complejidad anterior, el hecho de que en la industria mundial existe una amplia diversidad de portadores energéticos disponibles, tanto dentro de la clasificación fósil como dentro de las fuentes renovables.

Tratando de resumir lo explicado anteriormente en los objetivos, el procesador debe cumplir con los siguientes propósitos:
a )Poder introducir las diferentes formas en que están disponibles los portadores energéticos. Puedo resumirlos en la siguiente clasificación:
-electricidad,
-combustibles fósiles que a su vez pueden ser sólidos, líquidos y gaseosos;
- energía renovable que puede ser la solar, la hidráulica, biocombustibles, por ahora.
b) Abarcar el cálculo de la eficiencia energética de los equipos y de las emisiones de CO2 que se generan, para todos los portadores energéticos que se consuman y produzcan en los equipos.
c) Considerar las particularidades del proceso energético que realiza el equipo, diferenciando sus características técnicas.
d) Uniformar las unidades, facilitando agregar el resultado energético que reporte cada equipo.
e) Presentar una solución práctica, comprensible y fácil de operar.
f) Garantizar la seguridad del conjunto de códigos de programación que al final formen el bloque del procesador.

Bases del cálculo energético y términos empleados

La unidad de energía utilizada es kJoule/udad.
Equipos Energéticos. El procesador en estos momentos cubre los siguientes equipos energéticos.
Compresor reciprocante de Aire
Motor Eléctrico de Inducción
Generador de Vapor
Motor Combustión Interna
Generador Eléctrico
Colector Solar Térmico
Tipo de portador energético que se consume y entrega el equipo. Se trata de abarcar la mayor gama posible. Importante.
a) Cada portador especifica las unidades en que se registrará el dato.
b) Pudieran procesarce otros portadores de cumplirse con las bases del calculador y las unidades establecidas, pero en esta versión beta no se habilita esa opción. Por lo que solo se aplica a los incluidos a continuación.
Portadores incluidos:
electricidad_kwh
aire_comprimido_m3N/h
agua_m3/h
vapor_kg
fluido_térmico_kg
fuerza_mecánica_kw
fuel_oil_kg
diesel__kg
gasolina_kg
kerosina_kg
gas_licuado_kg
gas_natural_m3N
biomasa_kg
coque_kg
turba_kg
virutas de madera_m3
eólica_kw
hidráulica_kw
energía_solar_kw
biomasa_kg
biodiesel_kg
alcohol_kg

Todos los portadores energéticos fósiles y derivados de un combustible primario, se convertiran a energía primaria. (Base :Energía Primaria) teniendo en cuenta las perdidas en la cadena de trasformación o producción.
Se utiliza la definición de flujoin y flujout para todos los portadores energéticos que entran y salen en una hora (udad de tiempo =1h), sean electrones, sólidos, líquidos, gaseosos. La unidad de flujo para cada portador, se ha especificado anteriormente.
El valor calórico (VCI) o factor de conversión (fc). El valor calórico que se emplea es el neto (inferior) para todos los combustibles. Se registra en kJ/unidades, siendo la unidad la que especifica el portador energético. Por ejemplo, el petróleo crudo tiene un VCI entre, 41 000 y 42000 kJoule/kg.
En aquellos portadores donde no ocurre el proceso de combustión dentro del equipo a analizar su eficiencia energética, se empleará un factor de conversión energético, con unidades de kJ/udad, para convertir las unidades de flujo que entra y sale a unidades de energía en kJoule.

Para los portadores incluidos en el procesador, seguidamente se relacionan los Valores Calóricos Netos o Factores de Conversión para llevar las unidades en que se expresa el flujo de entrada, a unidades de energía en kj/udad. Para determinar los fc, se requiere conocer las condiciones de presión y temperatura de los caloportadores. En la Tabla se expresan los valores asociados a unas condiciones determinadas.

Tabla que relaciona el VCI y los fce

El Factor energía equivalente (Base=Energía Fósil primaria) se obtiene relacionando el Valor Calórico Neto de un combustible fósil secundario con el Valor Calórico Neto del combustible fósil primario que se emplea como fuente primaria para su producción, referido a una unidad de masa o volumen del producto. Por lo que queda incluido, en el valor de la energía de entrada al equipo, las pérdidas de energía que se produjeron en los procesos de transformación y producción del portador secunadario. El Gas Natural, los biocombustibles y las fuentes renovables,no se le aplica este factor.
Factor de emision de carbono(fec). Se corresponde con el tipo de portador primario que se consume. Los valores empledos en este procesador, han sido tomados de la fuente IPCC Directrices Inventario 2006, Capítulo 2: Combustión estacionaria, Volumen 2: Energía, CUADRO 2.2 FACTORES DE EMISIÓN POR DEFECTO PARA LA COMBUSTIÓN ESTACIONARIA EN LAS INDUSTRIAS ENERGÉTICAS (kg de gas de efecto invernadero por TJ sobre una base calórica neta). Se aplica a la energía equivalente, posterior a la conversión de la energía que entra al equipo a a la cantidad de energía primaria que la produjo. Para cada portador, hay un factor de emisión, respondiendo a su composición química.

El parámetro reportado en la Fuente (IPCC) se expresa en kg de CO2 por TJoule de energía primaria. Como el calculador utiliza unidades de energía en kj, la conversión a kJoule de estos valores reportados, se obtienen multiplicando por el factor (1 kg /1 E+12) X 1000= 1 E-09 kg/kJ. Cuando el combustible que se consume procede de una fuente renovable, el factor de emisiones de carbono se iguala a cero. A continuación se muestran los fec empleados en el calculador por tipo de portador fósil.

Balance de energía y eficiencia energética. Una vez que el procesador ha convertido el flujo de energía fósil que entra a unidades de energía primaria, se realiza la operación de calcular la eficiencia energética, en tanto por ciento. No se consideran flujos energéticos secundarios. Por lo que la eficiencia se reporta Base: Energía Primaria.
Cantidad de emisiones de CO2. Se realiza el cálculo multiplicando el factor de emisiones de carbón para combustibles fósiles X E-05 kg de CO2 / kJoule por el valor de la energía que entra al equipo, ya convertida a unidades de energía primaria y expresada en kJoule/h. Posteriormente se extiende el cálculo a bases de 100 h, 1000 h y 8000 h.
Cantidad de CO2 por hora emitido por cada porciento de eficiencia reportado. Una vez calculado la cantidad de CO2 que se emite por hora, se relaciona con la eficiencia para informar cuantos kg de CO2 se emiten por cada porciento de eficiencia. De esta manera queda ilustrado lo que reporta mejorar el 1 % de la eficiencia y viceversa.
Proceso energético central que se desarrolla en el equipo
compresión_gas
inducción_magnética
combustión
transferencia_calor
transferencia_masa
bombeo_líquido
Otros datos que caracterizan el equipo
Presión del fluido entrada y salida, en kg/cm2 man
Temperatura del fluido entrada y salida, en ºC
kiloVoltAmperes y el valor de la Tensión eléctrica, caracterizan el flujo de electricidad a la entrada.
Código del equipo en la Planta
Horas de operación en las que se registraron los datos operacionales, al pié del equipo.

El bloque del procesador estará disponible a pedido.